[发明专利]用于超声流量测量装置的夹装式超声传感器、以及超声流量测量装置

说明书

本发明涉及一种用于超声流量测量装置的夹装式超声传感器(10)以及一种包括根据本发明的至少一个夹装式超声传感器(10)的超声流量测量装置。夹装式超声传感器(10)被设计成在超声流量测量装置的测量管(60)的测量管壁(61)中产生至少一个兰姆波模式。为了确保在不同类型的测量管上使用夹装式超声传感器(10)，夹装式超声传感器(10)包括可更换的耦合元件(40)，该耦合元件适合于相应类型的测量管。

技术领域

本发明涉及一种用于测量介质在测量管中的流量或体积流量的超声流量测量装置的夹装式(clamp-on)超声传感器。其中，夹装式超声传感器被设计成产生并检测测量管壁中的兰姆波模式，其中兰姆波模式致使超声信号被发射到测量管中，并且其中兰姆波模式由超声信号通过测量管并到达测量管壁而引起。

背景技术

兰姆波模式的产生和检测已经是现有技术，例如在美国专利No.6575043B1和美国专利No.4735095B中所示出的那样。

然而，夹装式超声传感器在测量管壁中产生兰姆波模式的效率取决于由夹装式超声传感器产生的超声信号的波长或波长范围、测量管的几何和材料特性以及测量管和夹装式超声换能器之间的接触区域的几何配置。结果，被设计成在测量管壁中产生兰姆波模式的夹装式超声传感器不能够没有限制地在所有的各种测量管中使用。每种类型的测量管都需要专门适合的夹装式超声传感器，以使高水平的效率成为可能。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种有效耦合的夹装式超声传感器，其可以以特别灵活的方式被用在不同的测量管类型上。

上述目的通过根据本发明的夹装式超声传感器以及根据本发明的超声流量测量装置来实现。

根据本发明的夹装式超声传感器用在用于测量介质在测量管中的流量或体积流量的超声流量测量装置中，包括：

至少一个用于产生和/或检测超声信号的换能器元件；

至少一个声发射器，被设计成在测量管壁和换能器元件之间传输超声信号，使得超声信号在测量管壁中被形成为至少一个兰姆波模式，

其中超声信号在测量管壁中被形成为至少一个兰姆波模式，

其中所述声换能器在面向测量管的一侧上具有一种几何结构，该几何结构被设计成将发射器中的超声信号转换为测量管壁中的超声信号，和/或将测量管壁中的超声信号转换为发射器中的超声信号，

其中所述声发射器具有至少一个超声信号导体和至少一个耦合元件，

其中所述超声信号导体和耦合元件被可拆卸地机械连接，

并且其中所述超声信号导体被声学耦合到换能器元件，并且其中所述耦合元件具有几何结构并且被设计成声学耦合到测量管。

所述换能器元件因此是可更换的；所述夹装式超声传感器可适用于不同的测量管，并且用于测量不同声学阻抗以及从而不同声速的介质的流量或体积流量。

在夹装式超声传感器的实施例中，所述夹装式超声传感器还包括具有至少一个壳体腔的壳体，换能器元件被布置在所述壳体腔中。

在夹装式超声传感器的实施例中，所述夹装式超声传感器还包括保持装置，所述保持装置被设置成将壳体或换能器元件可释放地紧固到测量管。

在夹装式超声传感器的实施例中，所述几何结构具有至少两个突起，其中，在测量管轴线的方向上，相邻的突起彼此之间相距一定的距离，所述距离关于超声信号的波长范围和/或关于测量管的几何形状和/或测量管的材料特性被优化，以改善耦合元件的耦合特性。测量管壁中的兰姆波模式的特征在于测量管壁在空间上分布的振荡最大值和振荡最小值。为了兰姆波模式的最佳激励，突起之间的距离必须对应于振荡最大值之间的距离。